A/ Chimie (7 pts)

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A/ Chimie (7 pts)

Exercice n° 1 ( 3 pts ) :

On considère l’équation incomplète de la réaction de l’acide oxalique H

2

C

₂

O

₄

avec les ions permanganates MnO

₄^-

en milieu acide :

H

₂

C

₂

O

₄

+ MnO

₄^-

+ ………  CO

2

(g) + Mn

²⁺

+ ………..

1°) Calculer le nombre d’oxydation de l'élément carbone C dans H

₂

C

₂

O

₄

et CO

₂

puis celui l'élément Manganèse Mn dans MnO

₄^-

et Mn

²⁺

:

2°) a- Montrer qu’il s’agit d’une réaction d’oxydoréduction (oxydation et réduction).

b- Préciser les couples rédox mis en jeu au cours de cette réaction.

3°) Écrire l’équation formelle de chaque couple rédox et déduire l’équation bilan de la réaction.

Exercice n° 2 ( 4 pts ) : le carat nous renseigne sur la pureté d’un métal . Le carat est le pourcentage de métal pur contenu dans un alliage de métaux précieux.

L’or 18 carats est un alliage d’or (symbole de l’or : Au) et de cuivre ( 18

24 de sa masse est en or pur, le reste est en cuivre) et l’or 24 carats est de l’or pur. Autres exemples :

Pour déterminer le carat d’une bague en alliage d’or de masse m

₁

=25,2 g , on l’introduit dans une solution de nitrate d’argent (Ag

⁺

+ NO

₃^-

) de concentration molaire C=0,2 mol.L

^-1

en excès. Après un temps suffisamment long, un dépôt gris scintillant de masse m

2

=10,72 g apparaît sur la bague.

Classes: 3

^èmme

Maths

Prof: Garmazi Sahbi Date: 28-11-2017 Durée: 2 h

Carat Masse en or Masse en cuivre Pourcentage en or

9 9/24 15/24 37,5%

18 18/24 6/24 75%

21 21/24 3/24 87,5%

24 24/24 0/24 100%

Cap

Bar

A

₂

1 A

₁

0,5 A

₁

0,5 AC 1

 On donnera l’expression littérale avant de passer à l’application numérique.

 L’utilisation de la calculatrice non programmable est autorisée.

 Numéroter les questions.

 Couper et rendre la figure-1- (page 3sur3) avec la copie.

(2)

Page 2 sur 3 On donne la classification électrochimique de quelques métaux.

1°)a- Décrire la réaction qui se produit en précisant la nature du dépôt formé.

b- Ecrire l’équation de cette réaction.

2°)a- Calculer la masse du cuivre qui a réagit.

On donne M(Cu) =63,5 g.mol

^-1

et M(Ag)=108 g.mol

^-1

.

b- Calculer la masse d’or pur contenu dans la bague. Déduire son carat.

3°)Déterminer le volume minimal de nitrate d’argent nécessaire pour faire réagir toute la quantité de cuivre.

B/ Physique (13 pts)

Exercice 1: (7,5 pts )

On donne K=9.10

⁹

usi et g =10 N.Kg

^-1

.

Deux charges ponctuelles Q

₁

et Q

₂

sont placées respectivement en A et B tel que AB=6 cm.

Une boule (B) de masse m=2 mg porte une charge q= - 0,4 µC est en équilibre au point M situé sur la médiatrice de AB à la distance d=3 cm du point I milieu du segment AB ( fig 1 page 3 à compléter et à remettre avec la copie ).

1°) a- Représenter sur la figure 1, sans souci d’échelle, le vecteur force électrique résultant ⃗ exercé sur la charge q due aux charges Q

1

et Q

2

.

b- Ecrire la condition d’équilibre de la boule (B).

c- Déterminer les caractéristiques de la force électrique résultante ⃗.

d- En déduire celle du vecteur champ électrique résultant ⃗⃗ au point M.

2°) a- Représenter, sur un schéma clair,(sans souci d’échelle) le vecteur champ électrique

résultant ⃗⃗ ainsi que les vecteurs champs électriques ⃗⃗⃗⃗⃗ et ⃗⃗⃗⃗⃗ créés respectivement par Q

1

et Q

2

au point M.

b- Préciser le signe de Q

1

et de Q

2

.

3°) a-Exprimer la valeur de ‖ ^{⃗⃗⃗⃗⃗} ‖ puis celle de ‖ ^{⃗⃗⃗⃗⃗} ‖ en fonction de la valeur de ‖ ^⃗⃗ ‖ et de l’angle α . avec ∝ = �� ^{⃗⃗⃗⃗⃗⃗} ,̂ �� ^{⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗}

b- Montrer que I Q

1

I = I Q

2

I .

c- Déterminer la valeur algébrique de la charge Q

1

. Exercice 2: (5,5 points)

Deux charges ponctuelles électriques q

A

et q

B

, placées en A e B telles que q

A

=10

^-6

C et q

B

= -3 10

^-6

C et AB= 20 cm .

1°) Donner la définition du champ électrique.

Cap

Bar

A

₁

1 A

₂

0,5 B 1 B 1 C 0,5

B 0,75 A

₁

0,5 A

₁

1 A

₂

1 B 0,75

A

₁

0,75 B 0,75

C 1 A2 1

A

₁

1

Pouvoir réducteur décroissant

Zn Fe H Cu Ag Au

(3)

Page 3 sur 3

2°) Donner l’expression du vecteur champ électrique ^⃗⃗ en un point M crée par une charge ponctuelle q placée en un point O.

3°)Déterminer les caractéristiques du vecteur champ électrique en un point M, milieu du segment AB.

4°)Ces deux charges ponctuelles supposées de masses négligeables sont fixées maintenant aux extrémités A et B d’une tige homogène de masse m= 200g et de longueur L capable de tourné autour d'un axe fixe  passant par le point O ( voir fig-2-) . L’ensemble est placé dans une zone ou règne un champ électrique uniforme de vecteur E de valeur E = 4.10

⁵